Dos llamaradas apuntan a una misma estrella superviviente
Una estrella parece haber sobrevivido a un encuentro cercano con un agujero negro supermasivo, para luego regresar y perder más material. Astrónomos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) identificaron el evento repetido, AT 2022dbl, después de que volviera a aumentar su brillo en enero de 2024. Su indicio más contundente fue la notable similitud entre la luz emitida durante las dos llamaradas.
Contenido
- Dos llamaradas apuntan a una misma estrella superviviente
- Cómo un agujero negro puede despojar de material a una estrella
- Por qué importan los espectros coincidentes
- Cómo se detectó la segunda llamarada
- Un posible origen en un sistema de dos estrellas
- Qué cambia para el estudio de las disrupciones estelares
- El equipo y la búsqueda de más casos
- Puntos clave
Los hallazgos se publicaron el 9 de agosto de 2024 en The Astrophysical Journal Letters. En su comunicado sobre la investigación, la USTC describió AT 2022dbl como el primer evento repetido de disrupción parcial por fuerzas de marea confirmado mediante espectroscopia, el estudio de la luz separada en sus distintas longitudes de onda.
Un evento de disrupción por fuerzas de marea, o TDE, ocurre cuando una estrella pasa lo bastante cerca de un agujero negro masivo como para que su gravedad arranque material de ella. Ese material produce una llamarada brillante mientras se desplaza hacia el agujero negro. En una disrupción parcial, parte de la estrella sobrevive, lo que hace posible otro encuentro.
AT 2022dbl es importante porque los investigadores no se limitaron a registrar que un objeto brilló dos veces. Las dos llamaradas mostraron características de emisión muy similares, incluidas algunas asociadas al nitrógeno. Esas características respaldan la conclusión del equipo de que, con gran probabilidad, el material implicado en ambos episodios procedía de la misma estrella.
El descubrimiento también cambia la forma en que los astrónomos pueden interpretar las disrupciones estelares aparentemente corrientes. Según el equipo, cada llamarada de AT 2022dbl parecía un TDE típico si se consideraba por separado. El seguimiento del objeto a lo largo del tiempo reveló una historia más compleja: una estrella que aparentemente pierde material en encuentros sucesivos, en lugar de desaparecer en un único evento.
Cómo un agujero negro puede despojar de material a una estrella
Un agujero negro ejerce una atracción más intensa sobre el lado de una estrella cercana que está más próximo a él que sobre el lado más alejado. Cuando esa diferencia se vuelve lo bastante fuerte, estira la estrella y puede arrancarle material. Esta diferencia en la atracción gravitatoria es la fuerza de marea que da nombre al evento.
El término acreción describe la acumulación de material alrededor de un objeto y su movimiento hacia él debido a la gravedad. En un TDE, los restos estelares se calientan y emiten radiación durante ese proceso. Los astrónomos detectan la llamarada resultante, que permite investigar un encuentro que ocurre mucho más allá del alcance de la observación directa.
La USTC explica que un TDE típico aumenta rápidamente de brillo durante decenas de días y luego se atenúa a lo largo de meses o años. Una disrupción parcial puede seguir un patrón similar. Su rasgo distintivo es la estrella superviviente, que puede permanecer en una órbita que la lleve de nuevo cerca del agujero negro.
En el caso de AT 2022dbl, los investigadores interpretan la nueva llamarada y los espectros coincidentes como pruebas de ese proceso repetido. La luz contiene información sobre el material que está siendo arrancado, mientras que el nuevo aumento de brillo muestra que la actividad se reanudó.
Por qué importan los espectros coincidentes
Un espectro separa la luz según su longitud de onda, de forma similar a como un prisma descompone la luz visible en distintos colores. Los átomos y los iones producen características en longitudes de onda específicas. Los astrónomos las utilizan para investigar la composición y las condiciones físicas del material que emite la luz.
Las dos llamaradas de AT 2022dbl presentaron características de las líneas de emisión muy similares. La USTC destacó señales de una abundancia inusualmente elevada de elementos asociados a reacciones nucleares en el interior de las estrellas. Entre las características coincidentes había líneas de emisión de N III, producidas por átomos de nitrógeno que han perdido dos electrones.
El equipo de investigación interpretó esta semejanza química como un indicio clave de que ambos episodios implicaron material de la misma estrella. Su razonamiento vincula el momento de la reanudación de la actividad con la composición revelada por la luz: el objeto volvió a producir una llamarada y su emisión mostró una firma química muy similar.
Las primeras observaciones candidatas a una disrupción repetida por fuerzas de marea se habían sustentado principalmente en curvas de luz, que representan el brillo a lo largo del tiempo. La USTC indicó que esos casos carecían de pruebas comparables más allá de los cambios de brillo y no habían logrado una aceptación amplia. AT 2022dbl añadió una comparación espectral entre las llamaradas, lo que ofrece una base observacional más sólida a la explicación de la disrupción parcial repetida.
Cómo se detectó la segunda llamarada
El equipo de la USTC actualizaba periódicamente las curvas de luz de eventos de disrupción por fuerzas de marea ya conocidos, en busca de actividad renovada. Ese seguimiento continuo permitió a los investigadores reconocer el aumento de brillo de AT 2022dbl en enero de 2024 y organizar observaciones mientras la nueva llamarada aún se desarrollaba.
Iniciaron el seguimiento con el satélite Swift y la red global de telescopios del Observatorio Las Cumbres, conocida como LCOGT. Estas observaciones midieron el evento en varias bandas de longitud de onda y proporcionaron al equipo un registro más amplio de los cambios en su radiación que el que habría ofrecido una sola banda.
Los investigadores también obtuvieron un espectro temprano de alta calidad con el telescopio Hale, conocido como P200, del Observatorio Palomar, en Estados Unidos. Ese espectro ayudó a identificar el nuevo estallido como un evento de disrupción por fuerzas de marea e hizo posible la comparación clave con la primera llamarada.
Los principales hitos fueron:
- Enero de 2024: El equipo detectó un nuevo aumento de brillo de AT 2022dbl y comenzó las observaciones con Swift, LCOGT y el telescopio Hale de Palomar.
- 9 de agosto de 2024: El estudio se publicó en The Astrophysical Journal Letters con el título La estrella más desafortunada: un evento repetido de disrupción parcial por fuerzas de marea, AT 2022dbl, confirmado mediante espectroscopia.
Detectar pronto el regreso de la llamarada era importante porque esta cambia a medida que se desarrolla. Las observaciones rápidas permitieron a los investigadores obtener un espectro de la fase inicial del segundo episodio, además de mediciones que seguían la evolución de su brillo.
Un posible origen en un sistema de dos estrellas
Los investigadores proponen que la estrella superviviente pudo haber pertenecido originalmente a un sistema binario, es decir, un sistema formado por dos estrellas que orbitan una alrededor de la otra. Un encuentro cercano con el agujero negro podría haber separado a las dos estrellas y haber dejado una de ellas ligada al agujero negro.
Según esta explicación, la estrella capturada sigue una órbita elíptica de excentricidad muy alta. La excentricidad indica cuánto se alarga una órbita: en una órbita casi circular, un objeto se mantiene a una distancia bastante constante, mientras que en una muy alargada se aleja mucho antes de volver a acercarse.
Cada paso cercano podría entonces someter a la estrella a intensas fuerzas de marea, arrancarle más material y producir otra llamarada. Esto ofrece una explicación física de cómo una estrella podría sobrevivir a un encuentro y regresar más tarde para volver a perder material.
El origen binario y la órbita propuesta son interpretaciones del equipo basadas en las observaciones. El comunicado no señala una fecha confirmada para otra llamarada. El seguimiento continuo permitiría a los astrónomos buscar más actividad y comparar cualquier episodio futuro con los dos primeros.
Qué cambia para el estudio de las disrupciones estelares
AT 2022dbl plantea un problema práctico para los astrónomos que clasifican estos eventos: una llamarada causada por la disrupción parcial de una estrella puede parecerse a la de un TDE corriente. Los investigadores señalaron que el comportamiento de cada episodio era indistinguible del de eventos típicos.
Por tanto, los estudios que observan una sola llamarada podrían incluir estrellas supervivientes entre los objetos que se interpretan como casos de una única disrupción. La USTC indicó que la investigación sobre TDE ópticos ha pasado en gran medida por alto las disrupciones parciales repetidas, mientras que este descubrimiento sugiere que estos eventos podrían ser más comunes de lo que se suponía.
La diferencia importa al contabilizar los eventos y estudiar cómo pierden material las estrellas cerca de los agujeros negros. Una población que incluya estrellas que regresan repetidamente tiene una historia distinta de otra en la que cada llamarada representa el encuentro final de una estrella diferente. AT 2022dbl ofrece a los investigadores un caso concreto que pueden examinar al revisar esos recuentos y los modelos físicos.
La estrategia de observación también es relevante. Revisar periódicamente objetos conocidos puede revelar una actividad que una observación inicial por sí sola no detectaría. En este caso, la combinación de mediciones continuas del brillo, una respuesta rápida y la espectroscopia produjo las pruebas centrales.
El equipo y la búsqueda de más casos
El primer autor del artículo es Zheyu Lin, estudiante de doctorado de la USTC, bajo la codirección del profesor Xu Kong y del investigador asociado Ning Jiang. Jiang, el profesor Tinggui Wang y Kong son los autores de correspondencia. Entre las instituciones colaboradoras figuran los Observatorios Astronómicos Nacionales de la Academia China de Ciencias, la Universidad de Wuhan, la Universidad de Hiroshima, la Universidad de Kioto y el Instituto Indio de Astrofísica.
El proyecto recibió apoyo de organizaciones como la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, el Ministerio de Ciencia y Tecnología, la Academia China de Ciencias, el programa chino de vuelos espaciales tripulados, la Fundación Tang y las autoridades de la provincia de Anhui.
Los investigadores esperan utilizar el Telescopio de Exploración de Gran Campo, o WFST, también conocido como Telescopio de Exploración Mozi, para encontrar más eventos como AT 2022dbl. La USTC y el Observatorio de la Montaña Púrpura desarrollaron conjuntamente el telescopio, y los eventos de disrupción por fuerzas de marea figuran entre sus principales objetivos científicos.
Encontrar más casos permitiría a los astrónomos comparar más estrellas y llamaradas. AT 2022dbl demuestra el valor de combinar la búsqueda de nuevos eventos con el seguimiento continuo de los ya conocidos: un objeto cuyo brillo ha disminuido todavía podría protagonizar otro episodio observable.
Puntos clave
- Investigadores de la USTC detectaron un nuevo aumento de brillo de AT 2022dbl en enero de 2024.
- La similitud entre los espectros de dos llamaradas respalda la conclusión de que un agujero negro arrancó material de la misma estrella en dos ocasiones.
- El equipo lo describe como el primer evento repetido de disrupción parcial por fuerzas de marea confirmado mediante espectroscopia.
- Swift, LCOGT y el telescopio Hale de Palomar aportaron observaciones de la segunda llamarada.
- El estudio se publicó el 9 de agosto de 2024 en The Astrophysical Journal Letters.
- Los investigadores proponen que una estrella capturada sigue una órbita alargada y planean buscar más casos con el WFST.
